CN116949882A - 一种高速公路泡沫轻质土窄幅拼接路基结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高速公路泡沫轻质土窄幅拼接路基结构及施工方法，涉及道路工程技术领域，拼接路基结构包括旧路基开挖的台阶、现浇钢筋混凝土保护壁、横向锚固件和斜向微型树根桩，其中：旧路基开挖的台阶和现浇钢筋混凝土保护壁之间形成拼接凹槽，拼接凹槽从下到上铺设有复合排水层和多层泡沫轻质土路基层；横向锚固件一端预埋在旧路基开挖的台阶内，另一端掩埋在现浇钢筋混凝土保护壁内；斜向微型树根桩一端预埋在旧路基开挖的台阶内，另一端掩埋在拼接凹槽铺设的泡沫轻质土路基层内。本发明可以将旧路基与泡沫轻质土紧密相连，防止泡沫轻质土初始体积膨胀以及在交通荷载作用下产生的倾斜，解决空间受限条件下路基结构施工问题。

Description

一种高速公路泡沫轻质土窄幅拼接路基结构及施工方法

技术领域

本发明涉及道路工程技术领域，具体的说是一种高速公路泡沫轻质土窄幅拼接路基结构及施工方法。

背景技术

截至2021年底，我国高速公路总里程达11.7万公里，居世界第一。高速公路的建设为我国经济社会发展做出了重要贡献。由于设计标准低，早期建设的高速公路已经不满足现有交通荷载的数量，需要对部分高速公路进行升级改造。

在我国已完成或者在施工的高速公路改扩建工程中，大部分为双车道扩建，属于宽幅拼接工程，技术已较为成熟。然而，由于远景交通量不大，部分高速采用了单车道扩建，属于窄幅拼接工程。且窄幅拼接工程拓宽宽度较窄，存在用地受限的问题，因此，需要研究新的路基拼宽结构形式。

泡沫轻质土作为一种新型的路基填料形式，具有轻质性，直立性强，易于施工，强度可控等特点，在高速公路新建及改扩建工程重得到了广泛应用，但对于高速公路窄幅拼接设计的研究较少。

因此，亟需寻求一种新旧路基结合稳固，整体性强，排水通畅的泡沫轻质土窄幅拼接路基结构及施工方法。

发明内容

本发明针对现有高速公路路基拓宽技术的不足之处，提供一种高速公路泡沫轻质土窄幅拼接路基结构及施工方法。

第一方面，本发明提供一种高速公路泡沫轻质土窄幅拼接路基结构，解决上述技术问题采用的技术方案如下：

一种高速公路泡沫轻质土窄幅拼接路基结构，其包括旧路基开挖的台阶、现浇钢筋混凝土保护壁、横向锚固件和斜向微型树根桩，其中：

旧路基开挖的台阶和现浇钢筋混凝土保护壁之间形成拼接凹槽，拼接凹槽的长度沿高速公路的长度方向延伸，拼接凹槽的宽度用于拓宽高速公路的宽度，拼接凹槽从下到上铺设有复合排水层和多层泡沫轻质土路基层，相邻层的泡沫轻质土路基层之间铺设有钢塑土工格栅，且最上层泡沫轻质土路基层表面铺设有钢塑土工格栅；

横向锚固件一端预埋在旧路基开挖的台阶内，另一端掩埋在现浇钢筋混凝土保护壁内；

斜向微型树根桩一端预埋在旧路基开挖的台阶内，另一端掩埋在拼接凹槽铺设的泡沫轻质土路基层内。

可选的，旧路基开挖的台阶深度不小于90cm，旧路基开挖的台阶和现浇钢筋混凝土保护壁之间的最小距离不小于100cm。

进一步可选的，旧路基开挖的台阶包括开挖底面、至少一个台阶踏步面、和至少两个台阶侧壁；

现浇钢筋混凝土保护壁放置于开挖底面、且与台阶侧壁平行；

复合排水层铺设于开挖底面；

现浇钢筋混凝土保护壁包括钢筋网和浇筑在钢筋网外侧的混凝土，横向锚固件一端预埋在旧路基开挖的台阶内，另一端焊接于现浇钢筋混凝土保护壁内部的钢筋网。

可选的，复合排水层厚度为30～40cm，包括交替铺设的碎石层和三维土工排水网，还包括铺设于复合排水层最上方的复合土工膜，以及连通复合排水层的PVC排水管，其中，三维土工排水网垂直渗透系数为0.11cm/s～0.2cm/s。

可选的，斜向微型树根桩包括主筋和错落成树根状固定分布于主筋的多根辅助筋，其中，主筋一端预埋在旧路基开挖的台阶内，另一端连同辅助筋掩埋在拼接凹槽铺设的泡沫轻质土路基层内。

进一步可选的，斜向微型树根桩倾斜布置，倾角在15°到35°之间，斜向微型树根桩的斜向下端预埋在旧路基开挖的台阶内，斜向微型树根桩的斜向上端掩埋在拼接凹槽铺设的泡沫轻质土路基层内。

优选的，斜向微型树根桩预埋在旧路基开挖的台阶的长度大于掩埋在泡沫轻质土路基层的长度，且同一水平高度上，相邻斜向微型树根桩的间距不超过100cm。

可选的，泡沫轻质土路基层包括泡沫轻质土和聚丙烯纤维，聚丙烯纤维的掺量为泡沫轻质土质量的5％。

第二方面，本发明提供一种高速公路泡沫轻质土窄幅拼接路基结构施工方法，解决上述技术问题采用的技术方案如下：

一种高速公路泡沫轻质土窄幅拼接路基结构施工方法，包括以下步骤：

(1)对旧路基进行处置：清除旧路基表面的浮土、植被以及建筑垃圾，随后按照设定标准垂直开挖台阶，再后在旧路基开挖的台阶内预埋横向锚固件和斜向微型树根桩；

(2)施工现浇钢筋混凝土保护壁，形成拼接凹槽：基于旧路基开挖的台阶，清理出高速公路需要加宽部分的地面，根据需要加宽的宽度固定钢筋网，横向锚固件从旧路基开挖的台阶内伸出后焊接固定于钢筋网；随后，在钢筋网外侧支模板并浇筑混凝土，使旧路基开挖的台阶和现浇钢筋混凝土保护壁之间形成拼接凹槽；

(3)对钢筋网外侧的浇筑的混凝土进行养生，随后在拼接凹槽的底面铺设复合排水层，复合排水层厚度为30～40cm，包括交替铺设的碎石层和三维土工排水网，还包括铺设于复合排水层最上方的复合土工膜，以及连通复合排水层的PVC排水管，其中，三维土工排水网垂直渗透系数为0.11cm/s～0.2cm/s；

(4)在复合排水层上方分层浇筑泡沫轻质土路基层，这一过程中，斜向微型树根桩从旧路基开挖的台阶内伸出后掩埋在铺设的泡沫轻质土路基层内，相邻层的泡沫轻质土路基层之间铺设有钢塑土工格栅，每层泡沫轻质土路基层养生完毕后，再铺设钢塑土工格栅；

(5)拼接凹槽内最上一层泡沫轻质土路基层铺设并养生完毕后，先铺设钢塑土工格栅，再铺设复合土工膜，最后进行路基填土或路面结构层的施工。

可选的，旧路基开挖的台阶深度不小于90cm，旧路基开挖的台阶和现浇钢筋混凝土保护壁之间的最小距离不小于100cm。

本发明的一种高速公路泡沫轻质土窄幅拼接路基结构及施工方法，与现有技术相比具有的有益效果是：

(1)本发明通过在旧路基开挖的台阶和现浇钢筋混凝土保护壁之间形成的拼接凹槽内从下到上铺设有复合排水层和多层泡沫轻质土路基层，可以将旧路基与泡沫轻质土紧密相连，有效防止泡沫轻质土初始体积膨胀以及在交通荷载作用下产生的倾斜，具有直立性强、施工简便的优点，解决空间受限条件下路基结构施工问题，减少放坡占地，保护现有土地资源，降低施工成本，具有显著的经济社会效益；

(2)本发明较传统的路基采用泡沫轻质土作为填料，具有自重轻、抗压强度高的优点，在提升路基承载能力的同时，可以减少工后沉降，旧路基开挖台阶，可以增加旧路基与泡沫轻质土路基的接触，起到良好的衔接作用，具有良好的受力性能；

(3)本发明通过斜向微型树根桩可以使得旧路基与泡沫轻质土路基层紧密连结，保证路基的整体稳定性，通过横向锚固筋可以将保护壁与旧路基连结牢固，并且采用钢塑土工格栅，增强泡沫轻质土路基整体稳定性，避免泡沫轻质土拼宽路基初始微膨胀以及在交通荷载作用下产生的滑移与倾斜；

(4)本发明设置的复合排水层，由碎石层和三维排水网组成，三维排水网可以起到良好的反滤作用，防止复合排水层堵塞，保证长久的排水功能。

附图说明

附图1是本发明实施例一的泡沫轻质土窄幅拼接路基结构示意图；

附图2是本发明实施例一的复合排水层示意图；

附图3是本发明实施例二的施工流程图。

附图中各标号信息表示：

1、旧路基开挖的台阶，2、泡沫轻质土路基层，

3、复合排水层，311、碎石层，312、三维土工排水网，

4、横向锚固件，5、钢塑土工格栅，6、斜向微型树根桩，

7、现浇钢筋混凝土保护壁。

具体实施方式

为使本发明的技术方案、解决的技术问题和技术效果更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。

实施例一：

结合附图1、2，本实施例提出一种高速公路泡沫轻质土窄幅拼接路基结构，其包括旧路基开挖的台阶1、现浇钢筋混凝土保护壁7、横向锚固件4和斜向微型树根桩6。

旧路基开挖的台阶1深度不小于90cm，旧路基开挖的台阶1和现浇钢筋混凝土保护壁7之间的最小距离不小于100cm。旧路基开挖的台阶1包括开挖底面、两个台阶踏步面、和三个台阶侧壁，其中：现浇钢筋混凝土保护壁7放置于开挖底面、且与台阶侧壁平行，且旧路基开挖的台阶1和现浇钢筋混凝土保护壁7之间形成拼接凹槽，拼接凹槽的长度沿高速公路的长度方向延伸，拼接凹槽的宽度用于拓宽高速公路的宽度。

现浇钢筋混凝土保护壁7包括钢筋网和浇筑在钢筋网外侧的混凝土。

横向锚固件4一端预埋在旧路基开挖的台阶1内，另一端伸入现浇钢筋混凝土保护壁7，焊接于现浇钢筋混凝土保护壁7内部的钢筋网。

斜向微型树根桩6一端预埋在旧路基开挖的台阶1内，另一端掩埋在拼接凹槽铺设的泡沫轻质土路基层2内。

本实施例中，拼接凹槽从下到上铺设有复合排水层3和多层泡沫轻质土路基层2，相邻层的泡沫轻质土路基层2之间铺设有钢塑土工格栅5，且最上层泡沫轻质土路基层2表面页铺设有钢塑土工格栅5。其中：

复合排水层3厚度为30～40cm，包括交替铺设的碎石层311和三维土工排水网312，还包括铺设于复合排水层3最上方的复合土工膜，以及连通复合排水层的PVC排水管，三维土工排水网312垂直渗透系数为0.11cm/s～0.2cm/s。

泡沫轻质土路基层2包括泡沫轻质土和聚丙烯纤维，聚丙烯纤维的掺量为泡沫轻质土质量的5％。

本实施例中，斜向微型树根桩6倾斜布置，倾角在15°到35°之间，斜向微型树根桩6包括主筋和错落成树根状固定分布于主筋的12根辅助筋，其中，主筋斜向下端预埋在旧路基开挖的台阶1内，斜向上端连同辅助筋掩埋在拼接凹槽铺设的泡沫轻质土路基层2内；斜向微型树根桩6预埋在旧路基开挖的台阶1的长度大于掩埋在泡沫轻质土路基层2的长度，且同一水平高度上，相邻斜向微型树根桩6的间距不超过100cm。

实施例二：

结合附图3，基于实施例一的一种高速公路泡沫轻质土窄幅拼接路基结构，其具体施工方法包括以下步骤：

(1)对旧路基进行处置：清除旧路基表面的浮土、植被以及建筑垃圾，随后按照设定标准垂直开挖台阶，再后在旧路基开挖的台阶1内预埋横向锚固件4和斜向微型树根桩6；

(2)施工现浇钢筋混凝土保护壁7，形成拼接凹槽：基于旧路基开挖的台阶1，清理出高速公路需要加宽部分的地面，根据需要加宽的宽度固定钢筋网，横向锚固件4从旧路基开挖的台阶1内伸出后焊接固定于钢筋网；随后，在钢筋网外侧支模板并浇筑混凝土，使旧路基开挖的台阶1和现浇钢筋混凝土保护壁7之间形成拼接凹槽；

(3)对钢筋网外侧的浇筑的混凝土进行养生，随后在拼接凹槽的底面铺设复合排水层3，复合排水层3厚度为30～40cm，包括交替铺设的碎石层311和三维土工排水网312，还包括铺设于复合排水层3最上方的复合土工膜，以及连通复合排水层的PVC排水管，其中，三维土工排水网312垂直渗透系数为0.11cm/s～0.2cm/s；

(4)在复合排水层3上方分层浇筑泡沫轻质土路基层2，这一过程中，斜向微型树根桩6从旧路基开挖的台阶1内伸出后掩埋在铺设的泡沫轻质土路基层2内，相邻层的泡沫轻质土路基层2之间铺设有钢塑土工格栅5，每层泡沫轻质土路基层2养生完毕后，再铺设钢塑土工格栅5；

(5)拼接凹槽内最上一层泡沫轻质土路基层2铺设并养生完毕后，先铺设钢塑土工格栅5，再铺设复合土工膜，最后进行路基填土或路面结构层的施工。

综上可知，采用本发明的一种高速公路泡沫轻质土窄幅拼接路基结构及施工方法，通过在旧路基开挖的台阶和现浇钢筋混凝土保护壁之间形成的拼接凹槽内从下到上铺设有复合排水层和多层泡沫轻质土路基层，可以将旧路基与泡沫轻质土紧密相连，有效防止泡沫轻质土初始体积膨胀以及在交通荷载作用下产生的倾斜，具有直立性强、施工简便的优点，解决空间受限条件下路基结构施工问题，减少放坡占地，保护现有土地资源，降低施工成本，具有显著的经济社会效益。

以上应用具体个例对本发明的原理及实施方式进行了详细阐述，这些实施例只是用于帮助理解本发明的核心技术内容。基于本发明的上述具体实施例，本技术领域的技术人员在不脱离本发明原理的前提下，对本发明所作出的任何改进和修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种高速公路泡沫轻质土窄幅拼接路基结构，其特征在于，其包括旧路基开挖的台阶、现浇钢筋混凝土保护壁、横向锚固件和斜向微型树根桩，其中：

旧路基开挖的台阶和现浇钢筋混凝土保护壁之间形成拼接凹槽，拼接凹槽的长度沿高速公路的长度方向延伸，拼接凹槽的宽度用于拓宽高速公路的宽度，拼接凹槽从下到上铺设有复合排水层和多层泡沫轻质土路基层，相邻层的泡沫轻质土路基层之间铺设有钢塑土工格栅，且最上层泡沫轻质土路基层表面铺设有钢塑土工格栅；

横向锚固件一端预埋在旧路基开挖的台阶内，另一端掩埋在现浇钢筋混凝土保护壁内；

斜向微型树根桩一端预埋在旧路基开挖的台阶内，另一端掩埋在拼接凹槽铺设的泡沫轻质土路基层内。

2.根据权利要求1所述的一种高速公路泡沫轻质土窄幅拼接路基结构，其特征在于，旧路基开挖的台阶深度不小于90cm，旧路基开挖的台阶和现浇钢筋混凝土保护壁之间的最小距离不小于100cm。

3.根据权利要求2所述的一种高速公路泡沫轻质土窄幅拼接路基结构，其特征在于，旧路基开挖的台阶包括开挖底面、至少一个台阶踏步面、和至少两个台阶侧壁；

现浇钢筋混凝土保护壁放置于开挖底面、且与台阶侧壁平行；

复合排水层铺设于开挖底面；

现浇钢筋混凝土保护壁包括钢筋网和浇筑在钢筋网外侧的混凝土，横向锚固件一端预埋在旧路基开挖的台阶内，另一端焊接于现浇钢筋混凝土保护壁内部的钢筋网。

4.根据权利要求1所述的一种高速公路泡沫轻质土窄幅拼接路基结构，其特征在于，复合排水层厚度为30～40cm，包括交替铺设的碎石层和三维土工排水网，还包括铺设于复合排水层最上方的复合土工膜，以及连通复合排水层的PVC排水管，其中，三维土工排水网垂直渗透系数为0.11cm/s～0.2cm/s。

5.根据权利要求1所述的一种高速公路泡沫轻质土窄幅拼接路基结构，其特征在于，斜向微型树根桩包括主筋和错落成树根状固定分布于主筋的多根辅助筋，其中，主筋一端预埋在旧路基开挖的台阶内，另一端连同辅助筋掩埋在拼接凹槽铺设的泡沫轻质土路基层内。

6.根据权利要求5所述的一种高速公路泡沫轻质土窄幅拼接路基结构，其特征在于，斜向微型树根桩倾斜布置，倾角在15°到35°之间，斜向微型树根桩的斜向下端预埋在旧路基开挖的台阶内，斜向微型树根桩的斜向上端掩埋在拼接凹槽铺设的泡沫轻质土路基层内。

7.根据权利要求5所述的一种高速公路泡沫轻质土窄幅拼接路基结构，其特征在于，斜向微型树根桩预埋在旧路基开挖的台阶的长度大于掩埋在泡沫轻质土路基层的长度，且同一水平高度上，相邻斜向微型树根桩的间距不超过100cm。

8.根据权利要求1所述的一种高速公路泡沫轻质土窄幅拼接路基结构，其特征在于，泡沫轻质土路基层包括泡沫轻质土和聚丙烯纤维，聚丙烯纤维的掺量为泡沫轻质土质量的5％。

9.一种高速公路泡沫轻质土窄幅拼接路基结构施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对旧路基进行处置：清除旧路基表面的浮土、植被以及建筑垃圾，随后按照设定标准垂直开挖台阶，再后在旧路基开挖的台阶内预埋横向锚固件和斜向微型树根桩；

(2)施工现浇钢筋混凝土保护壁，形成拼接凹槽：基于旧路基开挖的台阶，清理出高速公路需要加宽部分的地面，根据需要加宽的宽度固定钢筋网，横向锚固件从旧路基开挖的台阶内伸出后焊接固定于钢筋网；随后，在钢筋网外侧支模板并浇筑混凝土，使旧路基开挖的台阶和现浇钢筋混凝土保护壁之间形成拼接凹槽；

(3)对钢筋网外侧的浇筑的混凝土进行养生，随后在拼接凹槽的底面铺设复合排水层，复合排水层厚度为30～40cm，包括交替铺设的碎石层和三维土工排水网，还包括铺设于复合排水层最上方的复合土工膜，以及连通复合排水层的PVC排水管，其中，三维土工排水网垂直渗透系数为0.11cm/s～0.2cm/s；

(4)在复合排水层上方分层浇筑泡沫轻质土路基层，这一过程中，斜向微型树根桩从旧路基开挖的台阶内伸出后掩埋在铺设的泡沫轻质土路基层内，相邻层的泡沫轻质土路基层之间铺设有钢塑土工格栅，每层泡沫轻质土路基层养生完毕后，再铺设钢塑土工格栅；

(5)拼接凹槽内最上一层泡沫轻质土路基层铺设并养生完毕后，先铺设钢塑土工格栅，再铺设复合土工膜，最后进行路基填土或路面结构层的施工。

10.根据权利要求9所述的一种高速公路泡沫轻质土窄幅拼接路基结构施工方法，其特征在于，旧路基开挖的台阶深度不小于90cm，旧路基开挖的台阶和现浇钢筋混凝土保护壁之间的最小距离不小于100cm。